Por que os materiais poliméricos apresentam menor resistência à tração e menor módulo de elasticidade do que materiais metálicos?
Passo 1
O enunciado pergunta por que os polímeros têm menor resistência à tração (digamos
) e menor módulo de elasticidade (Young’s modulus
) em comparação com metais. O conteúdo envolve química de ligações e microestrutura dos materiais.
Passo 2
Metais apresentam ligações metálicas, nas quais os átomos do elemento doam elétrons a uma “nuvem” eletrônica compartilhada. Isso gera interações fortes e não-direcionais entre todos os átomos, resultando em:
redes cristalinas densamente embaladas,
alta coesão interatômica,
elevada rigidez e alta
e
.
Passo 3
Polímeros são formados por longas cadeias de macromoléculas ligadas covalentemente entre monômeros, mas mantêm-se unidas principalmente por forças secundárias (van der Waals, ligações de hidrogênio ou dipolo). Isso causa:
estruturas em parte amorfas ou semicristalinas menos densas,
mobilidade relativa das cadeias (deslizamento e desentrançamento),
baixa coesão intercadeia e, portanto, menor
e
.
Passo 4
Em resumo, a diferença de propriedades mecânicas decorre do tipo e da intensidade das ligações químicas e da arrumação atômica/molecular:
Resposta
Materiais poliméricos têm cadeias moleculares unidas por forças secundárias fracas e estrutura menos densa, o que acarreta menor coesão, permitindo deslizamento das cadeias sob carga e resultando em valores de resistência à tração e módulo de elasticidade bem inferiores aos dos metais, que possuem ligações metálicas fortes e rede cristalina densa.